BR112020010214A2

BR112020010214A2 - inserto indexável de duas faces e ferramenta de alto avanço ou de perfuração

Info

Publication number: BR112020010214A2
Application number: BR112020010214-8A
Authority: BR
Inventors: Yuri Men
Original assignee: Iscar Ltd.
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2018-10-28
Publication date: 2020-11-10
Also published as: EP3717166A1; KR102530845B1; JP7197576B2; WO2019106649A1; US10307840B1; CN111386166A; RU2020112914A3; JP2021504154A; TW201924820A; TWI776963B; BR112020010214B1; US20190160562A1; KR20200090226A; CN111386166B; CA3079488A1; IL273882B1; RU2020112914A; RU2771494C2; IL273882B2; EP4049780A1

Abstract

Um inserto de fresagem ou perfuração indexável (14, 114, 214) com uma simetria rotacional de 180 graus em torno de cada um dos primeiro, segundo e terceiro eixos (X, Y, Z) de um espaço euclidiano tridimensional. O inserto (14, 114, 214) tem a primeira e a segunda superfícies principais opostas (18, 20) e uma superfície periférica (22) que se estende entre as mesmas. Cada superfície principal (18, 20) tem uma superfície de encosto principal (33) e pelo menos duas superfícies de saída (58). O inserto (14, 114, 214) possui um orifício de aperto com passagem (28) que se estende ao longo do terceiro eixo (Z) e se abre para as superfícies principais (18, 20). A superfície periférica (22) possui duas superfícies frontais opostas (36) conectadas a duas superfícies laterais opostas (34). Cada superfície frontal (36) tem um par de superfícies de encosto (44) externas e cada superfície lateral (34) tem um par de superfícies de encosto internas (40) pelo menos parcialmente planas. Cada par de superfícies de encosto externas converge para fora em relação ao terceiro eixo (Z) e cada par de superfícies de encosto internas (40) converge para dentro em direção ao terceiro eixo (Z).

Description

INSERTO INDEXÁVEL DE DUAS FACES E FERRAMENTA DE ALTO AVANÇO OU DE PERFURAÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO

[001] O objeto do presente pedido diz respeito a ferramentas de fresagem ou perfuração. Especificamente, refere-se a insertos radiais, de duas faces, indexáveis de alto avanço ou de perfuração, que incluem um orifício de aperto de passagem para fixar o inserto via um elemento de fixação.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O documento US8696263 descreve um inserto de duas faces indexável rápido ou de alto avanço, o qual inclui quatro porções de corte. O inserto tem superfícies principais opostas e uma superfície periférica, a qual se estende entre as mesmas. A superfície periférica inclui exatamente duas superfícies de encosto laterais paralelas grandes localizadas em laterais opostos do orifício de aperto. O incerto também possui dois pares de superfícies de encosto frontal, cada par convergindo para fora em relação ao orifício de aperto. Cada porção de corte se estende próxima a uma largura máxima do inserto definida pela superfície de encosto lateral. Este chamado inserto de design fino será referido na presente invenção como um "inserto de alto avanço não alado".

[003] O documento US8950984 descreve um inserto similar de duas fases indexável de alto avanço que, no contexto da presente invenção - possui um design aprimorado sobre o inserto não alado mencionado acima. Especificamente, nas porções de corte, ao inserto em US8950984 possui extensões/alas, ou porções de aresta de corte aumentadas que se sobressaem para fora a partir das laterais do inserto, aumentando o comprimento da aresta de corte, enquanto mantem o mesmo ângulo de inclinação. Isso aumenta pelo menos a profundidade de corte e os ângulos de rampa. Este inserto será referido na presente invenção como um "inserto de alto avanço alado". No entanto, esse design mantém as duas superfícies paralelas retas laterais de encosto e, portanto, entre as porções de corte, o inserto possui uma porção estreita que se estende ou se espalha por uma porção principal de todo o comprimento longitudinal do inserto. Além disso, a fim de equilibrar as referidas vantagens com a ruptura indesejada das extensões aladas, seu comprimento deve ser otimizado, e relativamente mínimo.

[004] Chama-se a atenção para as figs. 1A – 1C, que mostram uma espécie de "evolução de geometria" dos insertos do campo, desenhadas para a mesma escala. A fig. 1A mostra uma geometria de inserto "não alada" da anterioridade, que é semelhante à geometria de inserto descrita pelo documento US8696263. A fig. 1B mostra uma geometria de inserto alada de anterioridade, que é semelhante à geometria de inserto descrita pelo documento US8950984. A fig. 1C mostra o que será referido na presente invenção como uma geometria de inserto de "cintura cônica" de acordo com o objeto da presente aplicação.

[005] A chamada geometria de inserto em formato de 'cintura cônica' da presente invenção supera as desvantagens acima mencionadas e provê um inserto vantajoso e mais robusto que supera as geometrias de inserto aladas e não aladas da anterioridade em termos de expectativa de vida da ferramenta/inserto, profundidade de corte nos mesmos ângulos de inclinação, profundidade de imersão, ângulos de rampa de ferramenta e estabilidade de encosto na cavidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[006] De acordo com um primeiro aspecto do objeto da presente aplicação, é provido um inserto indexável de duas faces configurado para operações de alto avanço ou perfuração, o inserto tendo uma simetria rotacional de 180 graus em torno de cada um dentre o primeiro, o segundo e o terceiro eixos de um espaço euclidiano tridimensional; o inserto compreendendo: a primeira e a segunda superfícies principais opostas e uma superfície periférica que se estende entre as mesmas, cada uma da primeira e segunda superfícies principais compreendendo uma superfície de encosto principal e pelo menos duas superfícies de saída; e um orifício de aperto de passagem que se estende ao longo do terceiro eixo e se abre para a primeira e a segunda superfícies principais; a superfície periférica compreendendo: duas superfícies frontais opostas, cada uma compreendendo um par de superfícies de encosto de fora; e duas superfícies laterais opostas, cada uma se estendendo entre as duas superfícies frontais, cada superfície lateral compreendendo um par de superfícies de encosto de dentro pelo menos parcialmente planas; em que: cada par de superfícies de encosto de fora converge para fora a partir do terceiro eixo; e cada par de superfícies de encosto de dentro converge para dentro em direção ao terceiro eixo.

[007] De acordo com um segundo aspecto do objeto da presente aplicação, é provido um corpo de ferramenta de alto avanço ou de perfuração compreendendo uma cavidade radial configurado para fixar um inserto de corte, a cavidade radial compreendendo: uma superfície de encosto de base; a primeira e a segunda paredes de encosto que se estendem transversalmente para longe a partir da superfície de encosto de base;

um orifício de aperto de cavidade que se abre para a superfície de encosto de base; e um fixador de inserto; em que: em uma seção transversal da cavidade tomada paralela à superfície de encosto de base, duas linhas retas respectivamente tangentes às primeira e segunda paredes de encosto formam um ângulo de encosto entre as mesmas; e em que o ângulo de encosto varia entre 80 e 95 graus.

[008] De acordo com um terceiro aspecto do objeto do presente pedido, é provido um inserto indexável de duas faces projetado para operações de fresagem e perfuração, e compreendendo: um primeiro eixo longitudinal, um segundo eixo lateral perpendicular ao primeiro eixo longitudinal e um terceiro eixo vertical perpendicular ao primeiro eixo longitudinal e ao segundo eixo lateral, o inserto tendo simetria rotacional de 180 graus em torno de cada um dos três eixos; um primeiro plano lateral definido pelo segundo eixo lateral e pelo terceiro eixo vertical, um segundo plano longitudinal definido pelo primeiro eixo longitudinal e pelo terceiro eixo vertical e um terceiro plano mediano definido pelo primeiro eixo longitudinal e pelo segundo eixo lateral; a primeira e a segunda superfícies principais localizadas em laterais opostas do terceiro plano mediano, cada uma da primeira e segunda superfícies principais compreendendo uma superfície de encosto principal e pelo menos duas superfícies de saída; uma superfície periférica que se estende entre a primeira e a segunda superfícies principais; e um orifício de aperto de passagem que se estende ao longo do terceiro eixo vertical e se abre para a primeira e a segunda superfícies principais;

em que: a superfície periférica compreende: duas superfícies frontais formadas em laterais opostos do primeiro plano lateral, cada superfície frontal compreendendo um par de superfícies de encosto de fora que convergem em direção ao segundo plano longitudinal, em uma direção para fora do inserto; e duas superfícies laterais formadas em laterais opostas do segundo plano longitudinal, cada superfície lateral compreendendo um par de superfícies de encosto de dentro pelo menos parcialmente planas, que convergem em direção ao primeiro plano lateral, em uma direção para dentro do inserto, provendo assim ao inserto uma cintura cônica em vista do inserto ao longo do terceiro eixo vertical.

[009] Qualquer uma das seguintes características, isoladamente ou em combinação, pode ser aplicável a qualquer um dos aspectos acima do objeto deste pedido:

[010] A referida convergência pode ocorrer pelo menos em uma seção transversal tomada em um terceiro plano mediano, definido pelo primeiro e segundo eixos.

[011] Em cada superfície lateral, as superfícies de encosto de dentro podem ser as superfícies maiores.

[012] Em uma seção transversal tomada ao longo do terceiro plano, em cada superfície lateral, as superfícies de encosto de dentro formam linhas retas que são mais longas do que quaisquer outras linhas na referida cada superfície lateral.

[013] Em cada superfície frontal, as superfícies de encosto de fora podem ser as superfícies maiores.

[014] Cada superfície frontal inclui adicionalmente uma superfície intermediária frontal que se estende entre as superfícies de encosto de fora, é interceptada pelo segundo plano e pode ter uma área menor do que cada uma das superfícies de encosto de fora.

[015] A superfície intermediária frontal pode ser curvada de maneira convexa de fora.

[016] Cada superfície lateral inclui adicionalmente uma superfície intermediária lateral que se estende entre as superfícies de encosto de dentro e pode ter uma área menor do que cada uma das superfícies de encosto de fora.

[017] A superfície intermediária lateral pode ser curvada de maneira côncava de fora.

[018] Na superfície periférica, apenas as superfícies de encosto de dentro e de fora são configuradas para encosto e para engatar as superfícies correspondentes em uma cavidade de uma ferramenta de corte.

[019] A superfície intermediária lateral não está configurada para encosto em uma cavidade de uma ferramenta de corte.

[020] As únicas superfícies na superfície periférica configuradas para encosto em uma cavidade de uma ferramenta de corte são as superfícies de encosto de dentro e as superfícies de encosto de fora.

[021] O inserto pode ser um inserto negativo, e a superfície periférica pode ser paralela ao terceiro eixo.

[022] O inserto pode ser um inserto negativo, e as superfícies de encosto de dentro e de fora podem ser paralelas ao terceiro eixo.

[023] Em uma seção transversal tomada ao longo do terceiro plano, as superfícies de encosto de dentro convergem em uma direção que é perpendicular à direção da convergência das superfícies de encosto de fora.

[024] Cada par de superfícies de encosto de fora converge para fora ao longo do segundo eixo.

[025] Cada par de superfícies de encosto de dentro converge para dentro ao longo do primeiro eixo.

[026] O inserto pode incluir adicionalmente quatro porções de corte, cada uma das quais pode incluir: uma primeira aresta de corte de canto; uma segunda aresta de corte de canto; e uma aresta de corte principal que se estende entre a primeira e a segunda arestas de corte de canto.

[027] Cada porção de corte compreende adicionalmente uma aresta de corte em rampa que se estende a partir da segunda aresta de corte de canto.

[028] Em uma vista ao longo do terceiro eixo vertical de qualquer uma dentre a primeira e segunda superfícies principais, uma linha reta tangente à aresta de corte principal forma com o segundo eixo um ângulo de inclinação agudo que varia entre 9 e 23 graus.

[029] Pelo menos em uma seção transversal ao longo do terceiro plano mediano, uma linha reta é tangente a uma superfície de encosto de fora e forma um ângulo de encosto interno com uma superfície de encosto de dentro localizada em um quadrante diagonalmente oposto do terceiro plano; e o ângulo de encosto varia entre 80 e 95 graus.

[030] Em uma direção paralela ao segundo eixo, uma largura mínima W1 e uma largura máxima W2 são definidas respectivamente entre as porções mais de dentro e mais de fora do inserto e em que uma razão de largura R1 = W1/W2 varia entre 1,15 e 1,4.

[031] Um comprimento de inserto máximo L é medido entre as extremidades do inserto em uma direção paralela ao primeiro eixo, e um comprimento de encosto de dentro I da superfície de encosto de dentro é definido ao longo do terceiro plano; uma razão de comprimento R2 é definida entre o comprimento de encosto de dentro I e o comprimento de inserto máximo L; e a razão de comprimento R2 = I/L varia entre 0,13 e 0,4.

[032] Em uma vista ao longo do terceiro eixo vertical, um comprimento de inserto máximo L é definido entre as extremidades do inserto em uma direção paralela ao primeiro eixo longitudinal e um comprimento de encosto de dentro I é definido como o comprimento da superfície de encosto de dentro conforme medido em uma seção transversal ao longo de um terceiro plano mediano definido pelo primeiro e segundo eixos; uma razão de comprimento R2 é definida entre o comprimento de encosto de dentro I e o comprimento de inserto máximo L; e a razão de comprimento R2 = I/L varia entre 0,13 e 0,4.

[033] Uma das superfícies de encosto principais do inserto encosta a superfície de encosto de base da cavidade; uma primeira superfície de encosto de dentro em uma das superfícies laterais encosta a primeira parede de encosto da cavidade; uma primeira superfície de encosto de fora em uma das superfícies frontais encosta a segunda parede de encosto da cavidade; uma segunda superfície de encosto de dentro na referida uma das superfícies laterais e uma segunda superfície de encosto de fora na referida uma das superfícies frontais estão localizadas na cavidade, entre a primeira parede de encosto da cavidade e a segunda parede de encosto da cavidade; e o inserto é preso à superfície de encosto de base da cavidade por meio de um fixador de inserto que passa através do orifício de aperto de passagem do inserto e para o orifício de aperto da cavidade.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[034] Para uma melhor compreensão do objeto do presente pedido e para mostrar como o mesmo pode ser realizado na prática, agora será feita referência aos desenhos anexos, nos quais: A fig. 1A é uma vista plana de um inserto de alto avanço "não alado" da anterioridade; A fig. 1B é uma vista plana de um inserto de alto avanço “alado, com cintura reta” da anterioridade; e A fig. 1C é uma vista plana de um inserto de alto avanço de “cintura cônica”, de acordo com uma modalidade da presente invenção; A fig. 2 é uma vista isométrica de uma primeira modalidade de um inserto de corte indexável de duas faces; A fig. 3 é uma vista frontal do inserto da fig. 1 ao longo de um segundo eixo de um sistema de eixo Euclidiano 3D; A fig. 4 é uma vista em seção transversal do inserto tomada ao longo da linha IV-IV da fig. 3; A fig. 5 é uma vista lateral do inserto da fig. 1 ao longo de um primeiro eixo do sistema de eixo Euclidiano 3D; A fig. 6 é uma vista plana de uma superfície principal do inserto da fig. 1 ao longo de um terceiro eixo do sistema de eixo Euclidiano 3D; A fig. 7 é uma vista isométrica de uma ferramenta de fresagem de alto avanço com os insertos da fig. 1 fixos nas cavidades na mesma; A fig. 8 é uma vista isométrica da ferramenta de fresagem da fig. 6 com os insertos removidos; A fig. 9 é uma vista inferior ao longo do eixo de rotação da ferramenta de fresagem da fig. 6; A Fig. 10 é uma vista em seção transversal da ferramenta de fresagem tomada ao longo da linha X-X da fig. 9;

A fig. 11 é uma vista lateral, perpendicular a um eixo de rotação da ferramenta de fresagem da fig. 6; A fig. 12 é uma vista lateral de uma ferramenta de perfuração com insertos de acordo com uma segunda modalidade, e mostrando um inserto fixo em uma cavidade de perfuração interna; A fig. 13 é outra vista lateral da ferramenta de perfuração da fig. 11, mostrando um inserto fixo em uma cavidade de perfuração externa; A fig. 14 é uma vista inferior ao longo do eixo de rotação da ferramenta de perfuração da fig. 11; A Fig. 15 é uma vista em seção transversal da ferramenta de perfuração tomada ao longo da linha XV-XV da fig. 13; e A fig. 16 é uma tabela que mostra os resultados dos testes de usinagem para três ferramentas de fresagem de alto avanço com o mesmo diâmetro e número de cavidades, e cada uma com uma geometria de inserto diferente.

[035] Onde considerado apropriado, os números de referência podem ser repetidos entre as figuras para indicar elementos correspondentes ou análogos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[036] Na seguinte descrição, vários aspectos do objeto do presente pedido serão descritos. Para fins de explicação, configurações e detalhes específicos são estabelecidos em detalhes suficientes para prover um entendimento completo do objeto do presente pedido. Entretanto, também será evidente para um técnico no assunto que o objeto do presente pedido pode ser praticado sem as configurações e detalhes específicos apresentados na presente invenção.

[037] Atenção é dada às Figs. 2 e 7. Uma ferramenta de corte de alto avanço ou de perfuração 10 inclui um corpo de ferramenta 12 e pelo menos um inserto de corte de cintura cônica radial com duas faces e indexável 14 fixo em uma cavidade 16 do corpo de ferramenta 12. As cavidades 16 são o que se conhece no campo técnico como cavidades 16 radialmente orientados ou radiais. A ferramenta de corte 10 tem um eixo de rotação longitudinal central A, sobre o qual gira durante as operações de usinagem.

[038] O inserto de corte 14 é geralmente feito a partir de material extremamente duro e resistente ao desgaste, como carboneto cimentado por pós de carboneto prensados e sintetizados em um aglutinante. O carboneto cimentado pode ser, por exemplo, carboneto de tungstênio. O inserto de corte 14 pode ser revestido ou não revestido.

[039] Chama-se a atenção para as figs. 2-6. O inserto 14 tem uma simetria rotacional de 180 graus em torno de cada um do primeiro, segundo e terceiro eixos X, Y, Z de um espaço Euclidiano tridimensional. Conforme visto na fig. 2, o eixo X se estende ao longo de uma dimensão de comprimento do inserto e, assim, serve como um primeiro eixo longitudinal. X Enquanto isso, o eixo Y se estende ao longo de uma dimensão de largura (ou "cintura") do inserto e, assim, serve como um segundo eixo lateral Y. Por fim, o eixo Z se estende ao longo de uma dimensão de altura do inserto e, assim, serve como um terceiro eixo vertical Z. O inserto 14 tem um primeiro plano lateral YZ definido pelo segundo e terceiro eixos Y, Z, um segundo plano longitudinal XZ definido pelo primeiro e terceiro eixos X, Z e um terceiro plano mediano XY definido pelo primeiro e segundos eixos X, Y. O inserto 14 tem simetria rotacional de 180 graus em torno de cada eixo. Além disso, de acordo com as presentes modalidades, o inserto não possui simetria de espelho em torno de todos os três do primeiro, segundo e terceiro planos.

[040] Deve-se notar que, no presente contexto, "simetria rotacional" diz respeito a pelo menos à geometria de usinagem operacional/funcional, como arestas de corte e/ou superfícies do inserto 14, como será descrito adicionalmente abaixo. Por exemplo, algumas características funcionais, tais como os números de indicação/marcação de aresta de corte, não estão incluídas na referida simetria rotacional. Além disso, a simetria não inclui, ou diz respeito a características não funcionais, como, por exemplo, a coloração do inserto 14.

[041] O inserto 14 tem a primeira e a segunda superfícies principais 18, 20 idênticas e uma superfície periférica 22 que se estende entre as mesmas. O terceiro plano mediano XY está no meio do caminho entre a primeira e a segunda superfícies principais 18, 20 e geralmente paralelo às mesmas. Cada uma da primeira e segunda superfícies principais 18, 20 encontra a superfície periférica 22 na primeira e na segunda arestas 24, 26 respectivamente. O inserto 14 inclui um orifício de aperto de passagem 28 que é centrado em torno do terceiro eixo Z. O orifício de aperto 28 se abre para a primeira e a segunda superfícies principais 18, 20 e pode ser perpendicular ao terceiro plano mediano XY.

[042] A estrutura do inserto 14 (especificamente a geometria da superfície de encosto na superfície periférica 22), conforme será discutido adicionalmente abaixo, é apropriada para operações de usinagem de perfuração e de fresagem de alto avanço.

[043] Cada uma da primeira e segunda superfícies principais 18, 20 pode incluir duas porções operacionais/de corte 30. As duas porções de corte 30 em uma dada superfície principal 18, 20 estão localizadas em laterais opostas do primeiro plano lateral YZ, cada porção de corte 30 se estendendo em ambos os laterais do segundo plano longitudinal XZ. Cada uma da primeira e segunda superfícies principais 18, 20 inclui ainda duas porções não cortantes ou não operacionais 32 localizadas em laterais opostas do segundo plano longitudinal

XZ. Cada superfície principal 18, 20 inclui adicionalmente uma superfície de encosto principal pelo menos parcialmente plana 33, que está localizada entre as duas porções de corte 30 e entre as duas porções não operacionais 32. O orifício de aperto 28 preferencialmente abre-se para ambas as superfícies de encosto principais 33.

[044] A superfície periférica 22 inclui duas superfícies laterais idênticas e opostas 34 e duas superfícies frontais idênticas e opostas 36, cada uma das quais se estende entre as duas superfícies laterais 34. As duas superfícies frontais 36 formadas em laterais opostos do primeiro plano lateral YZ, cada superfície frontal 36 compreendendo um par de superfícies de encosto de fora 44 que convergem em direção ao segundo plano longitudinal XZ, em uma direção para fora do inserto. As duas superfícies laterais 34 formadas em laterais opostas do segundo plano longitudinal XZ, cada superfície lateral 34 compreendendo um par de superfícies de encosto de dentro pelo menos parcialmente planas 40, que convergem em direção ao primeiro plano lateral YZ, em uma direção para dentro do inserto, provendo assim ao inserto uma cintura cônica em uma vista do inserto ao longo do terceiro eixo vertical Z.

[045] Cada superfície lateral 34 é conectada a uma superfície frontal 36 via uma superfície intermediária de canto 38. A superfície intermediária de canto 38 é preferencialmente menor que qualquer uma das superfícies frontais ou laterais 36, 34. As duas superfícies laterais 34 estão localizadas em laterais opostos do segundo plano longitudinal XZ. As duas superfícies frontais 36 estão localizadas em laterais opostos do primeiro plano lateral YZ.

[046] Chama-se a atenção para as figs. 2-6. Cada superfície lateral 34 inclui duas superfícies de encosto de dentro idênticas 40. De acordo com as presentes modalidades, pelo menos em uma seção transversal ao longo do terceiro plano mediano XY, e conforme visto na fig. 4, cada par de superfícies de encosto de dentro adjacentes 40 converge em uma direção para dentro do inserto, em direção ao terceiro eixo Z. Em outras palavras, cada par de superfícies de encosto de dentro adjacentes 40 converge em direção ao primeiro plano lateral YZ, resultando assim em uma cintura cônica. De acordo com a presente modalidade, o inserto 14 é o chamado inserto negativo e, portanto, essa convergência é visível também a partir de uma vista plana de qualquer uma dentre a primeira e segunda superfícies principais 18, 20. A convergência de dentro em tal inserto de cintura cônica (conforme visto pelo menos nas figs. 1C, 4 e 6), permite um design superior e mais robusto, em comparação com os insertos do campo técnico conhecidos anteriormente. Em comparação com os insertos não-alados do campo técnico, ou aos insertos alados pequenos, a desvantagem dessa geometria, no entanto, é um aumento de massa, volume e possivelmente custos de produção. Adicionalmente, essa convergência permite uma faixa de ângulo de encosto preferencial, conforme será explicado adicionalmente abaixo. As superfícies de encosto de dentro 40 são pelo menos parcialmente planas. De acordo com as presentes modalidades, as superfícies de encosto de dentro 40 são planas pelo menos no terceiro plano mediano XY e, assim, formam uma linha reta em uma seção transversal ao longo do terceiro plano mediano XY, conforme visto na fig. 4.

[047] Cada superfície lateral 34 inclui uma superfície intermediária lateral 42, a qual se estende entre as superfícies de encosto de dentro 40. A superfície intermediária lateral 42 pode ter um formato curvo de maneira côncava, conforme visto na seção transversal da fig. 4 ao longo do terceiro plano mediano XY. A superfície intermediária lateral 42 não é adequada nem configurada para encosto. De acordo com o presente exemplo, a fim de prover para um encosto e espaço adequados para o encosto nas superfícies laterais 34, a superfície intermediária lateral 42 é preferencialmente menor que as superfícies de encosto de dentro 40 em termos de tamanho da área ou em comprimento, em uma seção transversal ao longo do terceiro plano mediano XY. Adicionalmente, de acordo com os presentes exemplos, pelo menos na seção transversal ao longo do terceiro plano mediano XY, a superfície de encosto de dentro 40 é preferencialmente a maior superfície em cada superfície lateral 34.

[048] De acordo com as presentes modalidades, o inserto é um inserto negativo e, portanto, no terceiro plano médio XY, um comprimento de encosto de dentro I pode ser facilmente medido entre cada superfície intermediária lateral 42 e superfície intermediária de canto 38. Similarmente, e também no terceiro plano mediano XY, um comprimento máximo de inserto L pode ser medido entre as extremidades do inserto em uma direção paralela ao primeiro eixo X. Na maioria das vezes, o comprimento máximo da pastilha L é semelhante entre os insertos de alto avanço de tamanho semelhante e/ou os insertos de alto avanço com o mesmo diâmetro de orifício de aperto (e o mesmo tamanho de fixador), conforme mostrado nas figs. 1-1C. Uma razão de comprimento de encosto R2 = I/L é definida entre o comprimento de encosto de dentro I e o comprimento de inserto máximo L. A razão de comprimento de encosto R2 = I/L é inferior a 0,4. A razão de comprimento de encosto R2 = I/L preferencialmente varia entre 0,13 e 0,4. A razão de comprimento de encosto R2 refere-se diretamente às proporções do inserto e, portanto, às vantagens derivadas das superfícies de encosto de dentro convergentes 40.

[049] Volta-se a atenção à Fig. 6. Em uma vista ao longo do terceiro eixo vertical Z, uma largura de inserto mínima W1 é definida entre as porções mais de dentro do inserto 14, 114, 214, em uma direção paralela ao segundo eixo lateral Y. Além disso, uma largura de inserto máxima W2 é definida entre as porções mais de fora do inserto 14, 114, 214, em uma direção paralela ao segundo eixo lateral Y. De acordo com o design vantajoso da presente invenção, uma razão de largura R1 = W2/W1 varia entre 1,15 e 1,4. Uma razão de largura R1 nessa faixa ajuda a promover uma porção de corte mais robusta, mais ampla/maior, com uma fixação mais estável na cavidade, enquanto ainda permanece compacta (a largura do inserto mínima W1 é semelhante, se não igual, aos insertos da anterioridade com diâmetro e/ou tamanho do orifício de aperto similar).

[050] Cada superfície frontal 36 inclui duas superfícies de encosto de fora idênticas 44. As superfícies de encosto de fora 44 são de preferência planas. Pelo menos em uma seção transversal ao longo do terceiro plano mediano XY, cada par de superfícies de encosto de fora adjacentes 44 converge para fora e em direção ao segundo plano longitudinal XZ. Em outras palavras, cada par de superfícies de encosto de fora adjacentes 44 converge para fora em uma direção longe em relação ao terceiro eixo vertical Z. De acordo com as presentes modalidades, o inserto 14 é um inserto negativo e, portanto, a convergência é visível a partir de uma vista plana (ao longo o terceiro eixo vertical Z) de qualquer uma dentre a primeira e a segunda superfícies principais 18, 20.

[051] Atenção é dada às Figs. 4 e 6. Pelo menos na seção transversal ao longo do terceiro plano mediano XY, cada superfície de encosto de fora 44 forma um ângulo de encosto interno α com uma superfície de encosto de dentro 40 localizada em um quadrante diagonalmente oposto do terceiro plano mediano XY (conforme visto na fig. 4). O ângulo de encosto α varia entre 80 e 95 graus. De acordo com as presentes modalidades preferenciais, o ângulo de encosto α é igual a 90 graus. De acordo com os testes de usinagem realizados em ferramentas de corte com insertos com base no design atual, verificou-se que a faixa de ângulo de encosto acima é muito estável, o que pode ser diretamente relacionado ao aumento da vida útil da ferramenta, conforme mostrado na tabela da fig. 16.

[052] Cada superfície frontal 36 pode incluir uma superfície intermediária frontal 46, a qual se estende entre as duas superfícies de encosto de fora 44. A superfície intermediária frontal 46 pode ter um formato curvado de maneira convexa de fora. A superfície intermediária frontal 46 não é adequada para encosto. A fim de permitir mais espaço para um encosto adequado nas superfícies frontais 36, a superfície intermediária frontal 46 é preferencialmente menor que as superfícies de encosto de fora 44 em termos de tamanho da área e/ou em comprimento medido em uma seção transversal ao longo do terceiro plano XY. Adicionalmente, de acordo com as presentes modalidades, na seção transversal ao longo do terceiro plano mediano XY, a superfície de encosto de fora 44 é a maior superfície em cada superfície frontal

36. Ao prosseguir ao longo da superfície periférica 22, cada superfície de encosto de fora 44 está localizada entre uma superfície de encosto de fora adjacente 44 e uma superfície de encosto de dentro 40.

[053] Chama-se a atenção para as figs. 2-6. De acordo com uma primeira modalidade, o inserto 114 é um inserto de fresagem 114 e, especificamente, um inserto de fresagem de desempenho rápido ou de alto avanço 114.

[054] De acordo com a primeira modalidade, cada porção de corte 30 inclui uma primeira aresta de corte de canto 48 conectada a uma aresta de corte principal 50, uma aresta de corte de rampa 52 e uma segunda aresta de corte de canto 54, a qual se estende entre a aresta de corte principal 50 e a aresta de corte de rampa 52 Conforme visto na vista lateral da fig. 3 do inserto ao longo do segundo eixo lateral Y, cada primeira aresta de corte de canto 48 está localizada de fora acima/além da superfície de encosto principal adjacente 33, em uma direção ao longo do terceiro eixo vertical Z. Adicionalmente, na direção do terceiro eixo vertical Z, cada primeira aresta de corte de canto 48 está localizada de fora mais distante em relação a superfície de encosto principal adjacente 33 em comparação com as outras arestas de corte.

[055] Conforme visto na seção transversal da fig. 4, em uma vista ao longo do terceiro eixo vertical Z de qualquer uma da primeira e segunda superfícies principais 18, 20, uma linha reta (no exemplo atual, a linha reta é colinear com a aresta de corte principal 50) tangente à aresta de corte principal 50 forma com o segundo eixo lateral Y um ângulo de inclinação agudo β, o qual varia entre 9 e 23 graus. Preferencialmente, o ângulo de inclinação β varia entre 16 e 18 graus. Ainda mais preferencialmente, o ângulo de inclinação β é de 17 graus. Note-se que, embora o ângulo de inclinação atual β seja definido apenas pela geometria do inserto, os ângulos de inclinação 'reais' (medidos em relação a uma peça de trabalho, conforme mostrado na fig. 11) podem mudar em cerca de 1-3 graus, dependendo da orientação do inserto 14 na ferramenta de corte 10 (que prove folga para a porção de corte oposta - conforme conhecido no campo técnico).

[056] De acordo com a primeira modalidade, cada porção de corte 30 inclui adicionalmente uma primeira superfície de saída de canto 56, uma superfície de saída principal 58, uma segunda superfície de saída de canto 60 e uma superfície de saída de rampa 62. A primeira superfície de saída de canto 56 se estende a partir da primeira aresta de corte de canto 48 e é conectada à superfície de saída principal 58. A superfície de saída principal 58 se estende a partir da aresta de corte principal 50. A superfície de saída de rampa 62 se estende a partir da aresta de corte de rampa 52. A segunda superfície de saída de canto 60 se estende a partir segunda aresta de corte de canto 54 e se estende entre a superfície de saída principal 58 e a superfície de saída de rampa 62.

[057] Adjacente e 'atrás' de cada porção de corte 30, a superfície periférica 22 inclui superfícies de folga respectivas a, ou associadas a, cada aresta de corte. Uma primeira superfície de folga de canto 64 se estende a partir da primeira aresta de corte de canto 48 e se conecta a uma superfície de folga principal 66. A superfície de folga principal 66 se estende a partir da aresta de corte principal 50. Uma superfície de folga de rampa 68 se estende a partir da aresta de corte de rampa 52. Uma segunda superfície de folga de canto 60 se estende a partir segunda aresta de corte de canto 54 e se estende entre a superfície de folga principal 66 e a superfície de folga de rampa 68.

[058] Chama-se a atenção para as figs. 12-15. De acordo com uma segunda modalidade, o inserto 14 é um inserto de perfuração 214. Os nomes da aresta de corte de rampa 52, da superfície de saída de rampa 62 e da superfície de folga de rampa 68 do inserto de alimentação 114 serão referidos, respectivamente, como aresta de corte secundária 52, superfície de saída secundária 62 e superfície de folga secundária 68 com referência ao inserto de perfuração 214.

[059] Chama-se a atenção para as figs. 7-11. De acordo com a primeira modalidade, o inserto de alto avanço 114 é preso em uma cavidade de alimentação 116 do corpo de ferramenta de alto avanço ou de fresagem 112. O corpo de ferramenta de fresagem 112 pode incluir três cavidades de alimentação idênticos 116. As cavidades de alimentação 116 podem ser dispostos simetricamente em relação ao eixo de rotação A (isto é, estar rotativamente espaçados um do outro em 120°). Todas as cavidades de alimentação 116 também podem estar localizados na mesma distância radial a partir do eixo de rotação A.

[060] Cada cavidade de alimentação 116 inclui uma superfície de encosto de base 72 e a primeira e a segunda paredes de encosto 74, 76. A cavidade de alimentação inclui adicionalmente um orifício de aperto de cavidade 78 que se abre para a superfície de encosto de base 72 e um fixador de inserto 80, preferencialmente um parafuso, que é rosqueado no orifício de aperto de cavidade 78. A superfície de encosto de base 72 está voltada para uma direção de rotação R em torno do eixo de rotação A (fig. 9). As paredes de encosto 74, 76 se estendem transversalmente à superfície de encosto de base

72. Nos presentes exemplos, os insertos 114, 214 são insertos negativos e, portanto, as paredes de encosto 74, 76 são pelo menos parcialmente planas e perpendiculares à superfície de encosto de base 72.

[061] A primeira parede de encosto 74 está voltada para fora, afastada em relação ao eixo de rotação A. A segunda parede de encosto 76 está voltada transversalmente para a primeira parede de encosto 74. Pelo menos em uma seção transversal tomada paralela à superfície de encosto de base 72, a primeira e a segunda paredes de encosto 74, 76 formam um ângulo que é semelhante ao ângulo de encosto α.

[062] Voltando novamente a atenção às figs. 12-15. De acordo com a segunda modalidade, o inserto de perfuração 214 é preso em uma cavidade de perfuração 216 de um corpo de ferramenta de perfuração 212 de uma ferramenta de perfuração 210. O corpo de ferramenta de perfuração 212 pode incluir duas cavidades de perfuração 216 localizados em laterais opostos do eixo de rotação A. Uma das cavidades de perfuração 216 está localizado mais próximo ao eixo de rotação e será referido na presente invenção como uma cavidade de perfuração interno 216A. A outra cavidade de perfuração 216 será referido na presente invenção como uma cavidade de perfuração externa 216B.

[063] Cada cavidade de perfuração 216 inclui uma superfície de encosto de base 72 e a primeira e a segunda paredes de encosto 74, 76. A cavidade de perfuração 216 inclui adicionalmente um orifício de aperto de cavidade 78 que se abre para a superfície de encosto de base 72 e um fixador de inserto 80, preferencialmente um parafuso, que é rosqueado no orifício de aperto de cavidade 78. A superfície de encosto de base 72 está voltada para uma direção de rotação R em torno do eixo de rotação A (fig. 14). As paredes de encosto 74, 76 se estendem transversalmente à superfície de encosto de base 72. Nos presentes exemplos, os insertos de perfuração 214 são insertos negativos e, portanto, as paredes de encosto 74, 76 são pelo menos parcialmente planas e perpendiculares à superfície de encosto de base 72.

[064] Na cavidade de perfuração externa 216B, a primeira parede de encosto 74 fica voltada para fora longe em relação ao eixo de rotação A. Na cavidade de perfuração interna 216A, a primeira parede de encosto 74 fica voltada para dentro, em direção ao eixo de rotação A. Nas cavidades de perfuração interna e externa 216A, 216B, a segunda parede de encosto 76 está voltada transversalmente para a primeira parede de encosto 74. Pelo menos em uma seção transversal (fig. 15) tomada paralela à superfície de encosto de base 72, a primeira e a segunda paredes de encosto 74, 76 formam um ângulo que é, dentro das tolerâncias de produção, igual ao ângulo de encosto α e tem a mesma faixa. De acordo com as presentes modalidades preferenciais, o ângulo de encosto α é igual a 90 graus.

[065] Quando o inserto está posicionado em qualquer uma das cavidades acima, uma das superfícies de encosto principais do inserto 33 encosta a superfície de encosto de base da cavidade 72; uma primeira superfície de encosto de dentro 40 em uma das superfícies laterais 34 encosta a primeira parede de encosto 74 da bolsa; uma primeira superfície de encosto de fora 44 em uma das superfícies frontais 36 encosta a segunda parede de encosto da cavidade 76. Também, uma segunda superfície de encosto de dentro 40 na referida uma das superfícies laterais 34 e uma segunda superfície de encosto de fora 44 na referida uma das superfícies frontais 36 estão localizadas na cavidade, entre a primeira parede de encosto da cavidade 74 e a segunda parede de encosto da cavidade 76. Finalmente, o preso à superfície de encosto de base da cavidade 72 por meio de um fixador de inserto 80 que passa através do orifício de aperto de passagem 28 e para o orifício de aperto da cavidade 78.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Inserto indexável de duas faces (14, 114, 214), caracterizado pelo fato de que é configurado para operações de alto avanço ou perfuração, o inserto (14, 114, 214) com uma simetria rotacional de 180 graus em torno de cada um do primeiro eixo longitudinal (X), segundo lateral (Y) e terceiro eixo vertical (Z) de um espaço euclidiano tridimensional; o inserto (14, 114, 214) compreendendo: a primeira e a segunda superfícies principais opostas (18, 20) e uma superfície periférica (22) que se estende entre as mesmas, cada uma dentre a primeira e segunda superfícies principais (18, 20) compreendendo uma superfície de encosto principal (33) e pelo menos duas superfícies de saída (58); e um orifício de aperto de passagem (28) que se estende ao longo do terceiro eixo (Z) e se abre para a primeira e a segunda superfícies principais (18, 20); a superfície periférica (22) compreendendo: duas superfícies frontais opostas (36), cada uma compreendendo um par de superfícies de encosto de fora (44); e duas superfícies laterais opostas (34), cada uma se estendendo entre as duas superfícies frontais (36), cada superfície lateral (34) compreendendo um par de superfícies de encosto de dentro (40) pelo menos parcialmente planas; em que: cada par de superfícies de encosto de fora (44) converge para fora se distanciando do terceiro eixo (Z); e cada par de superfícies de encosto de dentro (40) converge para dentro em direção ao terceiro eixo (Z).

2. Inserto (14, 114, 214), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida convergência ocorre pelo menos em uma seção transversal tomada em um terceiro plano mediano (XY) definido pelo primeiro e segundo eixos (X, Y).

3. Inserto (14, 114, 214), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que em cada superfície lateral (34), as superfícies de encosto de dentro (40) são as maiores superfícies.

4. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que em uma seção transversal tomada ao longo de um terceiro plano mediano (XY) definido pelo primeiro e segundo eixos (X, Y), as superfícies de encosto de dentro (40) em cada superfície lateral (34) formam linhas retas que são mais longas do que quaisquer outras linhas na referida superfície lateral (34).

5. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que em cada superfície frontal (36) as superfícies de encosto de fora (44) são as maiores superfícies.

6. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que cada superfície frontal (36) compreende adicionalmente uma superfície intermediária frontal (46) que se estende entre as superfícies de encosto de fora (44), é intersectada por um segundo plano longitudinal (XZ) definido pelo primeiro e terceiro eixos (X, Z), e tem uma área menor do que cada uma das superfícies de encosto de fora (44).

7. Inserto (14, 114, 214), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a superfície intermediária frontal (46) é curvada de maneira convexa para fora.

8. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que cada superfície lateral (34) compreende adicionalmente uma superfície intermediária lateral (42) que se estende entre as superfícies de encosto de dentro (40), é intersectada por um primeiro plano lateral (YZ) definido pelo primeiro e terceiro eixos (Y, Z), e tem uma área menor do que cada uma das superfícies de encosto de dentro (44).

9. Inserto (14, 114, 214), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a superfície intermediária lateral (42) é curvada de maneira côncava para fora.

10. Inserto (14, 114, 214), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a superfície intermediária lateral (42) não está configurada para se encostar em uma cavidade (16, 116, 216) de uma ferramenta de corte (10).

11. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que as únicas superfícies na superfície periférica (22) configuradas para se encostar em uma cavidade (16, 116, 216) de uma ferramenta de corte (10) são as superfícies de encosto de dentro (40) e as superfícies de encosto de fora (44).

12. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o inserto (14, 114, 214) é um inserto negativo e a superfície periférica (22) é paralela ao terceiro eixo vertical (Z).

13. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o inserto (14, 114, 214) é um inserto negativo, e as superfícies de encosto de dentro e de fora (40, 44) são paralelas ao terceiro eixo vertical (Z).

14. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que em uma seção transversal tomada ao longo de um terceiro plano mediano (XY) definido pelo primeiro e segundo eixos (X, Y), as superfícies de encosto de dentro (40) convergem em uma direção que é perpendicular à direção de convergência das superfícies de encosto de fora (44).

15. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que cada par de superfícies de encosto de fora (44) em uma superfície frontal (36) converge para fora ao longo do segundo eixo (Y).

16. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que cada par de superfícies de encosto de dentro (40) em uma superfície lateral (34) converge para dentro ao longo do primeiro eixo (X).

17. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que o inserto (14, 114, 214) compreende adicionalmente quatro porções de corte (30), cada uma das quais compreende: uma primeira aresta de corte de canto (48); uma segunda aresta de corte de canto (54); e uma aresta de corte principal (50) que se estende entre a primeira e a segunda arestas de corte de canto (48, 54).

18. Inserto (14, 114, 214), de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que cada porção de corte (30) compreende adicionalmente uma aresta de corte em rampa (52) que se estende a partir da segunda aresta de corte de canto (54).

19. Inserto (14, 114, 214), de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que em uma vista ao longo do terceiro eixo vertical (Z) de qualquer uma dentre a primeira e segunda superfícies principais (18, 20), uma linha reta tangente à aresta de corte principal (50) forma com o segundo eixo lateral (Y) um ângulo de inclinação agudo (β) que varia entre 9 e 23 graus.

20. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que:

pelo menos em uma seção transversal ao longo de um terceiro plano mediano (XY) definido pelo primeiro e segundo eixos (X, Y), cada superfície de encosto de fora (44) é reta e forma um ângulo de encosto interno (α) com uma superfície de encosto de dentro (40) localizada em um quadrante diagonalmente oposto da referida seção transversal; e o ângulo de encosto (α) varia entre 80 e 95 graus.

21. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que: em uma direção paralela ao segundo eixo lateral (Y), o inserto tem uma largura mínima W1 nas porções mais de dentro do mesmo, e uma largura máxima W2 nas porções mais de fora do mesmo; e uma razão de largura R1 = W1/W2 varia entre 1,15 e 1,4.

22. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de que: em uma seção transversal ao longo de um terceiro plano mediano (XY) definido pelo primeiro e segundo eixos (X, Y), o inserto tem um comprimento máximo de inserto L medido em uma direção paralela ao primeiro eixo longitudinal (X); na referida seção transversal ao longo do terceiro plano mediano (XY), cada superfície de encosto de dentro (40) tem um comprimento de encosto de dentro I; e uma razão de comprimento R2 = I/L varia entre 0,13 e 0,4.

23. Inserto (14, 114, 214), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato de que: em uma vista ao longo da terceira direção vertical (Z), o inserto tem um comprimento de inserto máximo L definido entre as extremidades do inserto em uma direção paralela ao primeiro eixo longitudinal (X);

em uma seção transversal ao longo de um terceiro plano mediano (XY) definido pelo segundo e terceiro eixos (X, Y) cada superfície de encosto de dentro (40) tem um comprimento de encosto de dentro I; e uma razão de comprimento R2 = I/L varia entre 0,13 e 0,4.

24. Ferramenta de alto avanço ou de perfuração (10, 210) com um eixo de rotação longitudinal (A) e caracterizada pelo fato de que compreende: um corpo de ferramenta (12, 112, 212); e um inserto de corte (14, 114, 214) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 23, preso no corpo de ferramenta (12, 112, 212).

25. Ferramenta (10, 210), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que: o corpo de ferramenta (12, 112, 212) tem uma cavidade radial (16, 116, 216) compreendendo: uma superfície de encosto de base (72); primeira e a segunda paredes de encosto (74, 76) que se estendem transversalmente para longe em relação à superfície de encosto de base (72); e um orifício de aperto de cavidade (78) que se abre para a superfície de encosto de base (72); e em uma seção transversal da cavidade radial (16, 116, 216) tomada paralela à superfície do encosto de base (72), duas linhas retas respectivamente tangentes às primeira e segunda paredes de encosto (74, 76) formam um ângulo de encosto (α) entre elas, o ângulo de encosto (α) variando entre 80 e 95 graus.

26. Ferramenta (10, 210), de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que: uma das superfícies de encosto principais do inserto (33) encosta a superfície de encosto de base da cavidade (72); uma primeira superfície de encosto de dentro (40) em uma das superfícies laterais (34) encosta a primeira parede de encosto da cavidade (74); uma primeira superfície de encosto de fora (44) em uma das superfícies frontais (36) encosta a segunda parede de encosto da cavidade (76); uma segunda superfície de encosto de dentro (40) na referida uma das superfícies laterais (34) e uma segunda superfície de encosto de fora (44) na referida uma das superfícies frontais (36) estão localizadas na cavidade, entre a primeira parede de encosto da cavidade (74) e a segunda parede de encosto da cavidade (76); e o inserto é preso à superfície de encosto de base da cavidade (72) por meio de um fixador de inserto (80) que passa através do orifício de aperto de passagem (28) e para o orifício de aperto da cavidade (78).